Voorbeelden van radioactief verval van isotopen

Zie ook de pagina met wetenswaardigheden over straling door radioactiviteit.

De hier gepresenteerde gegevens vormen slechts een indicatie. Af en toe worden de gegeven getallen gecorrigeerd aan de hand van recentere publicaties. Soms worden gepubliceerde getallen of vervalwijzen ingetrokken, met name de wat zeldzamere vervalwijzen. Voor de laatste informatie kunt u bijvoorbeeld de Nuclear Wallet Cards raadplegen van het US National Nuclear Data Center.

Alfa-verval (α)
Voorbeeld: 92U23890Th234 + α
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 4.468 miljard jaar en vertoont tevens een beetje spontane splijting. Alfaverval komt het meeste voor bij isotopen met relatief veel neutronen, maar niet alleen bij de zware elementen. De lichtste isotoop met alfaverval is 2He5.

Beta- verval (β-)
Voorbeeld: 27Co6028Ni60 + e- + ν
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 1925.28 dagen (ca. 5.27 jaar); ν is een antineutrino.

Beta+ verval (β+)
Voorbeeld: 11Na2210Ne22 + e+ + ν
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 2.6027 jaar. β+ verval treedt in veel gevallen samen op met elektroninvang (EC), in dit geval 89.9% β+ en 10.1% EC.

Dubbel beta- verval (2β-)
Voorbeeld: 52Te12854Xe128 + 2e- + 2ν
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 8.8*1018 jaar. Twee neutronen in de kern worden geconverteerd tot twee protonen en daarbij worden twee elektronen en twee antineutrino's uitgezonden. Er zijn enkele tientallen isotopen bekend die aan 2β- doen. Het zijn in principe allemaal zeer lang levende isotopen. In alle gevallen betreft het isotopen met een even atoommassa en een even aantal neutronen + protonen.
32Ge76 wordt ervan verdacht heel af en toe twee beta's uit te zenden zonder neutrino's. Dit zou belangrijke gevolgen hebben voor het standaard model van krachten en deeltjes, want eigenlijk kan het niet. Toch wordt er om verscheidene belangrijke redenen (onder andere de 'dark matter' kwestie in de kosmologie) onderzoek naar gedaan. Zoek op het internet naar neutrinoless double beta decay.

Elektroninvang (EC, ε)
Voorbeeld: 27Co57 + e-26Fe57 + ν
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 271.74 dagen. Elektroninvang komt het meeste voor bij isotopen met relatief weinig neutronen, dus een overschot aan protonen.

Dubbele elektroninvang (ECEC, 2EC, 2ε)
Voorbeeld: 54Xe12452Te124 + 2e+ + 2ν
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van meer dan 1.6*1014 jaar. Twee protonen in de kern worden geconverteerd tot twee neutronen en daarbij worden twee positronen en twee neutrino's uitgezonden. Er zijn niet zo veel isotopen die dubbele elektroninvang vertonen. Zonder uitzondering zijn ze allemaal zeer lang levend. De bekende isotopen zijn: 24Cr50, 26Fe54, 36Kr78, 42Mo92, 48Cd106, 54Xe124, 56Ba130.

Isomere transitie (IT)
Voorbeeld: 56Ba137m56Ba137 + γ (661.7 keV)
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 2.552 minuten.
Isomere transitie treedt alleen op bij metastabiele isotopen (vandaar de m achter het atoomgewicht). De isotoop 56Ba137 is volkomen stabiel. Het metastabiele 56Ba137m is het vervalproduct van 55Cs137 dat onder β- verval met een halfwaardetijd van 30.07 jaar de metastabiele Ba-isotoop wordt.

Spontane splijting (SF)
Voorbeeld: 98Cf25253I137 + 45Rh112 + 3n
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 2.645 jaar. Hij doet maar voor 3.092% aan spontane splijting, voor de overige 96.908% is het een alfa-emitter onder vorming van 96Cm248. Spontane splijters zijn altijd zware isotopen en zenden meestal ook neutronen uit. De lichtste isotoop waarbij spontane splijting is gezien is 81Tl180, die net als de meeste spontane splijters voor het grootste gedeelte alfa's uitzendt. Een van de weinige isotopen die voor bijna 100% aan spontane splijting doet is 95Am242m.

Emissie van een zware kern
Voorbeeld: 88Ra22682Pb212 + 6C14
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 1600 jaar. In wezen is het een bijna zuivere alfa-emitter, maar voor 3.2*10-9% vertoont hij C14 emissie, naast een beetje β- emissie. Er bestaan nog enkele andere isotopen die steevast uiteenvallen in C14, maar er zijn ook andere vervalwijzen waargenomen, zoals 92U236 dat naast bijna 100 alfa-emissie af en toe uiteenvalt in 12Mg30.
In feite is er geen verschil met spontane splijting. Alleen is bij spontane splijting de variabiliteit in afgesplitste delen wat groter. Een C14 verval is dus SF die altijd via C14 verloopt.

Protonemissie (p)
Voorbeeld: 68Er14567Ho144 + p
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 900 milliseconde. Hij vervalt echter voor het grootste gedeelte via elektroneninvang plus β+ emissie. Een isotoop die voor bijna 100% via protonemissie vervalt is bijvoorbeeld 53I109 met een halfwaardetijd van 103 μs. De meeste protonemitters hebben een korte levensduur. De langstlevende is 59Pr121: 1.4 seconde.

Neutronemissie (n)
Voorbeeld: 3Li103Li9 + n
Deze isotoop heeft een zeer korte halfwaardetijd: 2.0*10-21 seconde. Er zijn niet zo veel pure neutronemitters; hun levensduur is altijd zeer kort en het atoomgewicht is altijd laag.

Beta vertraagde emissie (β-x, β+x)
Voorbeeld: 55Cs14556Ba144 + e- + ν + n
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 587 milliseconde. Hoewel het een zuivere β- emitter is, wordt 14.2% hiervan gevolgd door de emissie van een neutron. Vrij veel isotopen vertonen β-n verval, zelfs β-2n verval, waarbij de beta- emissie wordt gevolgd door de emissie van twee neutronen. Enkele isotopen zenden zelfs 3 neutronen uit (3Li11, 5B17, 11Na31) en alleen bij 5B17 wordt wel eens gezien dat hij er 4 neutronen uitwipt.
Soms wordt een ander deeltje uitgezonden na de β- emissie, bijvoorbeeld een alfa. Dit treedt op bij onder andere 11Na30.
Vrij veel isotopen zenden eerst een β+ uit, gevolgd door een proton. Sommige isotopen zenden zelfs meer protonen uit: 18Ar31 wipt er zelfs 3 uit. β+α emissie komt ook vrij veel voor. De zwaarste isotoop die dat soms doet is 80Hg181. Normaal gesproken worden de β+ deeltjes en de α deeltjes geheel willekeurig uitgezonden in een verhouding van 73/27%. Maar voor 9*10-6% wordt een α onmiddellijk na een β+ uitgezonden.

Elektroninvang vertraagde emissie (ECx)
Voorbeeld: 66Dy14765Tb146 + e+ + ν + p
Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 40 seconde. Eerst vindt elektroninvang plaats, onmiddellijk gevolgd door de emissie van een proton. Deze isotoop is overwegend een gewone β+ emitter, doorgaans als gevolg van elektroninvang, maar voor circa 0.05% wordt de elektroninvang meteen gevolgd door een protonemissie.
Soms worden meteen twee of drie protonen uitgezonden; 17Cl31 en 18Ar31 zijn de enige twee voorbeelden van isotopen die af en toe EC3p vertonen.
Er kunnen ook andere deeltjes meteen na de elektroninvang worden uitgezonden, bijvoorbeeld een alfadeeltje (80Hg181, 1.1*10-5%) of een zware kern (SF: 97Bk240, 0.002%).

Gamma emissie (γ)
Vrijwel alle radioactieve isotopen en met name alfa- en beta-emitters zenden ook gammastraling uit. Dit zijn hoog energetische fotonen. In een enkel geval komt het voor dat de uitzending van een deeltje tot gevolg heeft dat de kern meteen terecht komt in de grondtoestand. Meestal verkeert hij echter in een aangeslagen toestand en dat betekent dat hij zijn overtollige energie zal lozen, meestal in de vorm van gammastraling. Een isotoop die in een aangeslagen toestand verkeert wordt metastabiel genoemd. Te verwachten valt dat de halfwaardetijd van zo'n metastabiele isotoop erg kort is, maar er bestaat een handvol metastabiele isotopen met een halfwaardetijd van jaren. Kampioen is 73Ta180m met een halfwaardetijd van meer dan 1.2*1015 jaar, op de voet gevolgd door 83Bi210 met een halfwaardetijd van 3.04 miljoen jaar.
Een aangeslagen toestand hoeft niet altijd af te lopen met gamma-emissie. Er kan ook een elektron uit de wolk rond de kern worden uitgestoten. Dit proces wordt interne conversie genoemd. Het elektrongat wordt doorgaans snel opgevuld door een elektron uit een hogere orbitaal en dat gaat gepaard met de emissie van röntgenstraling, eveneens bestaande uit fotonen.

 


© Oscar van Vlijmen, maart 2001/March 2001
Datum laatste wijziging: 2009-12-12

Ga naar start/Home